Michael Schweisthal 09.06.2017 16:00

Artikelserie 'Blockchain verstehen': Teil I – Wozu überhaupt Blockchain?

Blockchain erklärt

Richtig gelesen, wir machen nun das große Fass auf: Im heutigen und in den kommenden Artikeln geht es um Blockchain. Für die meisten der Leser, die im Ideenlabor unterwegs sind, ist dieser Begriff nicht mehr ganz fremd. Jede Wette aber, dass die wenigsten auf die Frage “Was ist die Blockchain genau?” eine zufrieden stellende Antwort parat haben. DIE Blockchain gibt es zuallererst nämlich gar nicht, es gibt eine Reihe von Systemen, die auf der Blockchain-Technologie basieren. Eine davon ist die wohl bekannteste: die Bitcoin Blockchain. Doch fangen wir mal ganz von vorne an… 

Die Idee hinter einer Blockchain

Zur Veranschaulichung ein vertrautes Thema: Geld überweisen. Wer Werte in bestehenden Zahlungssystemen transferieren will, braucht hierzu immer eine zentrale Instanz, wie eine Bank oder einen Service wie Paypal, die diese abwickeln und überprüfen. Sender und Empfänger müssen also dieser Instanz als Intermediär vertrauen. Bei digitalen Werten, wie bspw. einer Überweisung von Guthaben von einem PayPal Konto zum anderen, sind zwar auch beide Parteien zwingend Teile dieses ‘Netzes’ von PayPal, müssen aber PayPals Datenbank vertrauen, die festhält, dass Person A nach der Transaktion von 10€ zu Person B, diese 10€ weniger auf seinem Guthaben hat und Person B eben diesen Wert hinzubekommt. Wieso so umständlich ausgedrückt? Eine solche Transaktion überträgt nichts, sie vermerkt nur eine Reduktion bzw. Vergrößerung eines Guthabens an zwei verschiedenen Stellen in einer Datenbank. Wenn ich jemandem eine Banknote überreiche, geht sie in seinen Besitz über und ich selber halte sie nicht mehr. Bei digitalen Gütern gibt es immer nur Kopien, ob Textdateien, Musikdateien oder andere Daten. Wir vertrauen also einem Intermediär wie PayPal an dieser Stelle, dass er hier die Balance kontrolliert. Per Blockchain kann man diesen Aspekt des Intermediärs umgehen und dennoch eine sichere Abwicklung von Transaktionen gewährleisten.

Eine Blockchain ist im Grunde eine verteilte Datenbank, die frei von jeder Zugehörigkeit zu irgendeiner wirtschaftlichen, privaten oder politischen Institution und nicht zentral auf einem Server verortet ist, wie eine normale Datenbank. Sie ist dezentral organisiert, das bedeutet, dass sie über viele verschiedene Rechner auf der ganzen Welt verteilt ist, wobei jeder Teilnehmer dieses unabhängigen Netzwerks dieselben Rechte hat, auf die Informationen vergangener Transaktionen zuzugreifen und neue Transaktionen, und somit Veränderungen der Datenbank, vorzunehmen. 

Ein Blockchain Netzwerk kann Informationen dauerhaft und transparent protokollieren. Eine Information kann hierbei entweder die Transaktion eines Wertes (wie z.B. dem Bitcoin) von einem Teilnehmer zum anderen sein, oder auch ein Vertrag, eine Besitzurkunde oder Ähnliches. Diese Transaktionen und abgelegten Informationen werden unveränderlich gespeichert und können dann für immer und von jedem Teilnehmer im Netzwerk abgerufen werden. Sie kontrollieren sich somit gegenseitig, jede Veränderung und Aktion (wie etwa die Transaktionen eines Bitcoin von einem zum anderen Teilnehmer) wird protokolliert. Dabei gibt es, wie bereits angedeutet, keinen Intermediär wie eine Bank mehr, also keine zentrale Instanz zwischen zwei Teilnehmern, die potentiell überwachend oder manipulativ ist. Die Teilnehmer nehmen Transaktionen ganz einfach direkt untereinander vor. Sie sind dabei pseudonym unterwegs, d.h. sie sind im Netzwerk mit einer Adresse vertreten, die aber meist keine Rückschlüsse auf die wahre Identität der Person dahinter zulässt.

Block für Block abgesichert

Gesichert und geordnet werden die so entstehenden Massen an Informationen in sogenannten Blocks, die der Blockchain ihren Namen geben. Die Informationen über alle Transaktionen in der Blockchain werden immer an das gesamte Netzwerk ausgespielt. Diese Informationen werden von bestimmten Mitgliedern, den Minern, gesammelt, auf ihre Richtigkeit überprüft und als Blöcke abgespeichert – sozusagen als Beweis, dass eine valide Veränderung in der Datenbank geschehen ist. Jeder Block enthält dabei eine Prüfsumme des vorangehenden Blocks (und dieser die des vorherigen und so weiter...) – die Reihenfolge der Blocks und somit die genaue Abfolge aller jemals getätigten Transaktionen ist also unumkehrbar festgehalten und maximal transparent. Die Miner fungieren als Kontrollinstanz innerhalb des Netzwerks, denn erst durch ihre Arbeit wird die Blockchain sicher vor Manipulation. 

Wer wirklich verstehen will, wie Transaktionsdaten in Blocks zusammengefasst und in der Blockchain abgesichert werden, dem sei dieses hervorragende Video ans Herz gelegt (vorsicht, etwa technisch und auf Englisch, aber Gold wert).

Für das beschriebene Verifizieren der Blocks ist eine enorme Menge an (kostenintensiver) Rechenleistung bei den Minern notwendig. Die Informationen müssen nicht bloß zusammengefasst werden, sondern es muss für das Generieren der oben genannten Prüfsumme eine aufwendige Rechenoperation gelöst werden – der sogenannte Proof of Work. Für den Einsatz dieser enormen Rechenressourcen erhalten die Miner eine Belohnung pro verifiziertem Block– bei der Bitcoin Blockchain ist dies der Bitcoin. Dies ist der springende Punkt an der Bitcoin Blockchain: durch seinen Wert (aktuell sind es weit mehr als 2000€ für 1 Bitcoin) gibt es überhaupt erst einen Anreiz für die Miner das System durch das Verifizieren der Blocks abzusichern. Ohne einen echten Wert wären die Kosten für das Mining nicht rentabel und die verteilte Datenbank somit nur eine sehr ineffiziente, weil unsichere Datenbank. Die Ausgabe der Bitcoins wie sie aktuell läuft ist limitiert, das heißt irgendwann werden alle Bitcoins im Umlauf sein. Bis dahin wird schrittweise die Ausschüttung pro generiertem Block halbiert, es wird von den Minern also zunehmend mehr Rechenleistung benötigt, um dieselbe Menge an Bitcoins zu erhalten.

(TLDR – too long, did not read) Wir fassen zusammen

In einer Blockchain werden Informationen über Transaktionen, die ohne Zwischeninstanz direkt zwischen Teilnehmern des Netzwerks erfolgen, so dokumentiert, dass sie von jedem Teilnehmer des Netzwerks nachvollzogen werden können. Einige Mitglieder des Netzwerks, die Miner, fassen Informationen (wie Transaktionen) im Netzwerk unter Nutzung großer Rechenkapazitäten in einzelnen ‘Blocks’ zusammen und halten somit alle jemals getätigten Veränderungen im Netzwerk fest. Sie sichern es dadurch gleichzeitig gegen Manipulation ab – im Tausch gegen den wertvollen Bitcoin für ihren kostenverursachenden Rechenaufwand. In diesem Netzwerk können Nutzer also Werte verschieben und Informationen festhalten, ohne dass diese im Nachgang jemals wieder verändert und angezweifelt werden können.  Das alles geschieht blitzschnell statt, wie eine Überweisung ins Ausland, Tage zu benötigen. Keine Regierung und kein Unternehmen der Welt kann hier Einfluss nehmen, nur die Teilnehmer, auf deren Rechnern diese dezentrale Datenbank in identischer Kopie liegt, können in geschlossener Mehrheit Änderungen beschließen. Daten mutwillig zu verfälschen ist damit praktisch unmöglich.

Im kommenden Artikel wird etwas tiefergehend erläutert, wie eine Transaktion in der Bitcoin Blockchain funktioniert und welche einzelnen Schritte dabei durchlaufen werden. Außerdem geht es um das Thema Sicherheit hierbei.

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